亚音速复式双文丘里管在电力、冶金行业气体流量测量中的应用

　　进入21世纪以来,对环境的保护,特别对地球大气排放的监控已成为人类共同的责任。有资料报道,我国城市大气中二氧化硫和总悬浮微粒的浓度在世界上都属较高的。每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达上千亿元。大气污染严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统,危害心血管健康,加大癌症发病率,甚至影响人类基因造成遗传疾病。因此对有害气体排放污染源的电力、冶金、化工等行业的废气监控治理就成为目前全社会最关注的课题之一。而对废气排放量的检测,鉴于其本身的工况特点,却一直是个难题。例如热电厂的锅炉一次风、二次风,磨煤机进出口的风量测量中都存在着管道纵横交错,布置很紧的问题,很难满足标准节流装置安装位置对直管段的要求。而冶金行业的炼铁、炼焦等排放的废气含有大量的粉尘,在测量中造成流量计的堵塞使很多流量计不能满足测量的要求。

　　而在过去的计量测量中的一次测量元件多为阿牛巴、均速管或机翼型测量装置,或传统的标准文丘里管或孔板。但由于均速管输出的差压信号较小,分辨率低,一般需要与微差压变送器配套,测量精度不高。而机翼型测风装置则体积较大,制造工艺复杂,压损大;标准文丘里管或孔板则永久性压损较大,传统的节流装置还都存在要求较长的直管段。同时都无法解决脏污介质对讯号管路的堵塞问题,不能长期正常测量,由于无法做到不停机维护,从而不能在连续作业的工况中使用。以上种种缺点使得其在电力、冶金等行业中的应用受到限制。

　　针对以上存在的问题,我们在国内外同类仪表的基础上采用航空气动理论和飞机发动机内流流体力学等学科的最新研究成果,应用大型计算机技术和大量风洞实验数据的统计分析,研制了亚音速复式双文丘里管流量测量装置。它是内藏式双文丘里的改进型(或称标准化产品)。该流量测量装置已取得技术监督局的计量器具制造许可证,并在电力、冶金行业的各大企业使用,效果良好,受到好评,经科技成果鉴定认为该研制成果达到了国内领先、国际先进水平,在环保监测及工业计控使用中也取得良好的使用效果。

　　1　结构与测量原理

　　亚音速复式双文丘里管流量测量装置是一种高精度、智能化气体流量测量装置,主要用于直管段不够长的大管径、低压力、低流速、介质成分复杂的气体管道内流量的测控。它是通过对介质的流速、流量、温度、压力、差压等多种参数的数据采集处理实现计量和测控的,并具有采集速度快、计量精度高等特点。

　　1·1　基本原理

　　根据流体力学的伯努利方程与连续方程的基本原理和风洞检测系统的验证数据以及本项目多年来从事本专业现场实践的数据积累,内藏式双文丘里管气体流量测量装置的流量计算数学模型(带压力、温度全自动补偿)可归纳为下式: